Diseño de una junta empernada mediante simulación computacional para validar el comportamiento estructural a tracción - Torres Vivanco, Luis Angel (2024)
El proyecto busca simular e identificar el comportamiento de la junta empernada del chasis de una camioneta MAZDA BT50, bajo cargas de tracción. El problema identificado en la falta de información en análisis del comportamiento estructural y resistencia; identificando mediante el diseño, construcción y la evaluación, integrando herramientas de ingeniería asistida por computadora y ensayos experimentales que proporcionen una información completa y aplicable en el contexto de seguridad y durabilidad. El proceso comenzó con una revisión de literatura científica y técnica sobre la integridad estructural del chasis. Se diseñó la junta empernada usando el software CAD SolidWorks, asegurando precisión en la distribución de pernos y adaptándose a la geometría del chasis bajo condiciones de carga. Se realizó espectrometría por chispa de emisión y microscopía electrónica de barrido (SEM) y el estudio de propiedades estructurales dureza Brinell, confirmando que el material de la junta empernada es un tipo de acero dulce con características similares al acero AISI1010. Este material, caracterizado por su bajo contenido de carbono y su resistencia mecánica en el rango de 48 a 55 kg/mm². Las simulaciones computacionales con ANSYS identificaron picos de tensión de 350.27 MPa en puntos críticos, destacando áreas susceptibles a deformación y posible fallo, y validando la resistencia ante cargas de hasta 54.6 kN. El análisis dinámico mostró un esfuerzo máximo principal de 0.2693 MPa con un factor de seguridad de 0.773. El ensayo de tracción en la máquina universal indicó un comportamiento típico de material dúctil y maleable, resistiendo una carga máxima de 53.8 kN y mostrando una resistencia máxima a la tracción de 220 MPa. Finalmente, el análisis comparativo entre simulaciones y datos experimentales validó la precisión del modelo computacional, respaldando su aplicación en el chasis del vehículo.